第1章金属的晶体结构-6h-160918讲述.pptVIP

实际金属的晶体结构 2 位错的滑移特征 位错 类型 柏氏矢量 位错线 运动方向 晶体滑移方向 切应力方向 滑移面数目 刃型 位错 螺型 位错 混合 位错 ⊥位错线 ⊥位错线本身 与 一致 与 一致 唯一确定 ∥位错线 ⊥位错线本身 与 一致 与 一致 多个 成角度 ⊥位错线本身 与 一致 与 一致 实际金属的晶体结构 2 位错密度 单位体积中包含的位错线的总长度，用ρv表示：ρv =L/V；也可表示为单位面积上位错的露头数，用ρs表示：ρs =n/s；位错密度的量纲为L-2。实际晶体中位错线的方向完全是任意的。 实验结果证明：退火良好的金属晶体，位错密度为108~1012m-2，剧烈冷加工金属位错密度约为1015~10１6 m-2，和淬火低碳马氏体中位错密度相近。 实际金属的晶体结构 2 位错的存在，对金属材料的机械性能、扩散及相变等过程有着重要的影响。 理论强度 晶须强度 合金化、加工、热处理等 未处理的纯金属 几乎不含位错的结构完整的小晶体——晶须，的抗拉强度达13400 MPa； 冷塑性变形等方法可使金属中的位错密度大大提高，则金属的强度也随之提高。 而工业上应用的退火纯铁，抗拉强度低于300 MPa。 3、面缺陷 晶体表面： 　　指金属与真空或气体、液体等外部介质相接触的界面。 界面上的原子，同时受晶体内自身原子和外部介质原子或分子的作用力。 内部原子对界面原子的作用力＞＞外部原子或分子的作用力。 表面原子就会偏离其正常平衡位置，并因而牵连到邻近的几层原子，造成表面层的晶格畸变。 由于晶格畸变，故其能量就会升高，将单位面积上升高的能量称为比表面能，简称表面能，它与表面张力同数值、同量纲，单位为J/m2。单位长度上的表面张力单位为N/m。 实际金属的晶体结构 2 实际金属的晶体结构 2 影响表面能的主要因素有： ⑴ 外部介质的性质。外部介质的分子或原子对晶体界面原子的作用力与晶体内部分子或原子对界面原子的作用力相差越悬殊，则表面能越大。 ⑵ 裸露晶面的原子密度。当裸露的表面是密排晶面时，则表面能最小，非密排晶面的表面能则较大。 ⑶ 晶体表面的曲率。表面的曲率越大，曲率半径越小，则表面能越高。 实际金属的晶体结构 2 影响表面能的主要因素有： ⑴ 外部介质的性质。外部介质的分子或原子对晶体界面原子的作用力与晶体内部分子或原子对界面原子的作用力相差越悬殊，则表面能越大。 ⑵ 裸露晶面的原子密度。当裸露的表面是密排晶面时，则表面能最小，非密排晶面的表面能则较大。 ⑶ 晶体表面的曲率。表面的曲率越大，曲率半径越小，则表面能越高。 实际金属的晶体结构 2 晶界： 晶体结构相同但位向不同的晶粒之间的界面，称为晶粒间界，或简称晶界。 当相邻晶粒的位向差＜10°，称小角度晶界；位向差＞10°，称大角度晶界。 小角度晶界 ① 对称倾侧晶界 由两个晶粒相互倾斜θ/2角（θ＜10°）所构成。 对称倾侧晶界是由一系列相隔一定距离的刃型位错所组成，有时将这一列位错称为“位错墙”。 实际金属的晶体结构 2 ② 扭转晶界 由位向相同的两个晶粒绕与界面垂直的轴相对旋转一个角度θ后形成的。扭转晶界是由互相交叉的螺型位错网络所组成的。 实际金属的晶体结构 2 大角晶界模型 大角度晶界 　　相邻晶粒在邻接处的形状由不规则的台阶组成，界面上既包含有不属于任一晶粒的原子，也含有同时属于两个晶粒的原子；既包含有压缩区，也包含有扩张区。 　　可把晶界看作是原子排列紊乱的区域（坏区）与原子排列较整齐的区域（好区）交替相间而成。晶界很薄，纯金属中大角晶界的厚度不超过3个原子间距。 实际金属的晶体结构 2 实际金属的晶体结构 2 金属晶粒内的亚结构示意图 亚晶界： 晶粒内的原子排列并不是十分齐整，而是由位向差很小（通常小于1°）的晶块（亚结构）组成，这些晶块之间的界面就称为亚晶界。 亚结构和亚晶界泛指尺寸比晶粒更小的所有细微组织及其分界线。 可在凝固、塑性形变、回复再结晶、固态相变时形成。 实际金属的晶体结构 2 堆垛层错： 　　晶面堆垛顺序发生局部差错而产生的一种晶体缺陷称为堆垛层错，简称层错。 层错的存在破坏了晶体周期性的完整性，引起能量升高，通常把产生单位面积层错所需的能量称为层错能。 从fcc抽出一层c 从fcc抽出一层c 从fcc抽出一层A 实际金属的晶体结构 2 相界： 　　具有不同晶体结构的两相之间的分界面称为